• The Silicon Strip Detector (SSD) for the ALICE experiment at LHC: construction, characterization and charged particles multiplicity studies
  • Il rivelatore a microstrip di silicio (SSD) per l'esperimento ALICE: costruzione, caratterizzazione e studi di molteplcita' di particelle cariche.
  • Contin, Giacomo

Subject

  • Silicon Strip Detector
  • Heavy Ions
  • Common Mode Noise
  • Charged Particle Multiplicity
  • LHC
  • sensor
  • front-end electronics
  • tracking
  • simulation and reconstruction
  • CERN
  • ALICE
  • FISICA
  • FIS/04 FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE

Description

  • 2007/2008
  • La presente tesi descrive le attivita' di ricerca legate alla costruzione, la caratterizzazione e la validazione del rivelatore a micro-strisce di silicio (SSD) per il sistema di tracciamento dell'esperimento ALICE presso il collisionatore LHC al CERN. Nel primo capitolo della tesi si introduce la fisica delle collisioni fra ioni pesanti e si descrivono le principali osservabili che saranno utilizzate dall'esperimento ALICE per studiare la formazione e la successiva evoluzione del Plasma di Quark e Gluoni. Nel secondo capitolo e' presentata una descrizione del rivelatore di ALICE e sono discusse in particolare le caratteristiche del sistema di tracciamento, di cui l'SSD e' parte integrante, e le sue prestazioni in relazione alla fisica di ALICE. La terza parte della tesi riguarda le attivita' correlate alla costruzione e alla caratterizzazione dell'SSD: dopo la produzione e i test di accettazione, e' stata condotta un'indagine estensiva ed approfondita sui moduli difettosi, al fine di comprendere l'origine delle problematiche riscontrate e di elaborare soluzioni appropriate. Il lavoro effettuato ha permesso di recuperare numerosi moduli e di innalzare la qualita' globale del rivelatore. Dopo le operazioni di assemblaggio, il rivelatore nella configurazione finale e' stato completamente caratterizzato prima dell'installazione nel sito sperimentale. Una volta installato, le funzionalita' dell'SSD e la sua integrazione in ALICE sono state infine verificate durante la fase di commissioning, attraverso un elevato numero di acquisizioni di dati di rumore e di raggi cosmici. La caratterizzazione del rivelatore completo ha dimostrato l'importanza di un' efficace correzione hardware del common mode per l'efficienza e la qualita' globali dell'SSD. A tal fine, gli effetti di questa particolare fonte di rumore sono stati studiati attraverso una serie di simulazioni. I risultati di questo studio sono presentati nel quarto capitolo della tesi e due algoritmi sono proposti per un efficiente trattamento e reiezione del rumore di common mode. Infine, nell'ultimo capitolo viene descritto uno studio di fattibilita' della misura della molteplicita' di particelle cariche con l'SSD. In vista della prima fase di acquisizione dati dell'esperimento ALICE, e' stato simulato un campione di eventi protone-protone a 900 GeV di energia; l'efficienza di ricostruzione dei segnali di particella e' stata studiata e misurata in funzione delle caratteristiche funzionali del detector. Infine, la correlazione tra i segnali ricostruiti nell'SSD e le osservabili fisiche simulate dal Monte Carlo e' stata usata per caratterizzare l'interazione primaria.
  • The present thesis is focused on the construction, characterization and performance assessment of the Silicon Strip Detector (SSD) for the tracking system of the ALICE experiment at LHC. The first part introduces to the physics of heavy ions collisions and describes the main observables which are going to be studied with the ALICE detector as possible signatures of the onset of the Quark Gluon Plasma phase transition. A description of the ALICE detector is presented in the second chapter, with particular emphasis on the tracking system, where the SSD plays an important role, and on its performances related to the ALICE physics topics. The third part of the thesis deals with the activities related to the construction and characterization of the SSD: after the production and the acceptance tests, an extensive work was performed on the malfunctioning modules, in order to find out the origin of several defects and to develop proper solutions. Their application allowed to recover a fair number of modules and to enhance the global quality of the SSD. After the assembling operations, a complete characterization of the detector in the final configuration was performed before its installation in the experimental site. Once installed, it was tested and characterized during the commissioning phase, through a large set of noise and cosmic rays data acquisitions. The characterization showed the relevance of a proper hardware common mode correction for the efficiency and overall quality of the SSD. In order to improve the SSD data quality, the effects of this particular source of noise were studied with a set of simulations. The results are presented in the fourth part of the present thesis; in addition, two different algorithms for an efficient common mode noise treatment and rejection are proposed. In the last part of the thesis, the feasibility of a charged particles multiplicity measurement with the SSD was explored. In view of the first data taking phase of the ALICE experiment, a 900 GeV proton-proton collisions sample was simulated, and the particles signals reconstruction efficiency was studied and measured as a function of the SSD quality, represented by the number of properly operating channels and their noise characteristics. Finally, the correlation between SSD reconstructed signals and the Monte Carlo simulated physical observables was used to characterize the primary interactions.
  • XXI Ciclo
  • 1978

Date

  • 2009-04-30T07:48:04Z
  • 2009-04-30T07:48:04Z
  • 2009-03-13

Type

  • Doctoral Thesis

Format

  • application/pdf
  • application/pdf
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Identifier

http://hdl.handle.net/10077/3070

urn:nbn:it:units-7386